Question

金屬鈦性能優(yōu)越，被譽(yù)為繼Fe、Al后應(yīng)用廣泛的“第三金屬”．
（1）Ti基態(tài)原子的電子排布式為

 

．
（2）鈦能與B、C、N、O等非金屬元素形成穩(wěn)定的化合物．電負(fù)性：C

 

（填“＞”或“＜”下同）B；第一電離能：N

 

O．
（3）月球巖石--玄武巖的主要成分為鈦酸亞鐵（FeTiO₃）． FeTiO₃與80%的硫酸反應(yīng)可生成TiOSO₄．SO₄2-的空間構(gòu)型為

 

形，其中硫原子采用

 

雜化．
（4）磷酸鈦〔Ti₃（PO₄）₄]鋰離子電池能量密度大、安全性高．Ti₃（PO₄）₄可由TiOSO₄與H₃PO₄反應(yīng)制得．兩分子H₃PO₄發(fā)生脫水生成焦磷酸；則三分子H₃PO₄脫去兩分子H₂O生成三磷酸，其結(jié)構(gòu)式為

 

，四分子H₃PO₄ 脫去四分子H₂O生成的四偏磷酸屬于

 

元酸．
（5）Ti的氧化物和CaO相互作用能形成鈦酸鹽CaTiO₃，CaTiO₃的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示（Ti⁴⁺位于立方體的頂點(diǎn)）．該晶體中，Ti⁴⁺和周圍

 

個(gè)O^2-相緊鄰．

（6）Fe能形成多種氧化物，其中FeO晶胞結(jié)構(gòu)為NaCI型．晶體中實(shí)際上存在空位、錯(cuò)位、雜質(zhì)原子等缺陷，晶體缺陷對(duì)晶體的性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生重大影響．由于晶體缺陷，在晶體中Fe和O的個(gè)數(shù)比發(fā)生了變化，變?yōu)镕e_xO（x＜1）中，若測(cè)得某Fe_xO晶體密度為5.71g?cm^-3，晶胞邊長(zhǎng)為4.28X10^-10 m，則Fe_xO中x=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)構(gòu)造原理寫出Ti基態(tài)原子的電子排布式；
（2）同一周期元素，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而增大，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢(shì)，但第IIA族和第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，原子的軌道中電子處于半滿、全滿、全空時(shí)比較穩(wěn)定；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型、雜化方式；
（4）三分子磷酸可脫去兩分子水生成三磷酸，分子式為H₅P₃O₁₀，P-O鍵沒有變，氫原子都是與氧原子相連；
（5）根據(jù)晶胞中微粒所在位置計(jì)算配位數(shù)．
（6）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)、晶胞的密度和晶胞邊長(zhǎng)求出x值．

解答： 解：（1）Ti是22號(hào)元素，原子核外有22個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知Ti基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
（2）C和B屬于同一周期且C的原子序數(shù)大于B，所以電負(fù)性C＞B，N原子中2p軌道處于半充滿狀態(tài)，O原子中2p軌道既不是半充滿也不是全空或全滿，所以N原子第一電離能比O原子大；
故答案為：＞；＞；
（3）SO₄^2-中價(jià)電子數(shù)=4+

1

2

（6+2-4×2）=4，且硫酸根離子中不含孤電子對(duì)，所以硫酸根離子呈正四面體構(gòu)型，采用sp³雜化；
故答案為：正四面體；sp³；
（4）三分子磷酸可脫去兩分子水生成三磷酸，分子式為H₅P₃O₁₀，P-O鍵沒有變，氫原子都是與氧原子相連，結(jié)構(gòu)式為；
四分子H₃PO₄ 脫去四分子H₂O生成的四磷酸，四磷酸脫去一分子H₂O生成四偏磷酸，故四偏磷酸屬于四元酸；
故答案為：；四；

（5）O^2-、Ti⁴⁺分別位于立方體的面心和頂點(diǎn)，與頂點(diǎn)Ti⁴⁺緊鄰等距離最近的O^2-位于晶胞的三個(gè)平面，即橫平面、正平面和側(cè)平面，將每個(gè)平面擴(kuò)展，則每個(gè)平面中距離Ti⁴⁺最近的O^2-均有4個(gè)，故共有3×4=12；
故答案為：12；
（6）Fe_xO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以每個(gè)晶胞中含有4個(gè)Fe_xO，根據(jù)m=ρV得：（56x+16）×

4

NA

=5.71g?cm^-3×（4.28X10^-10 m×100）³，解得：x=0.92．
故答案為：0.92．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及多個(gè)方面的知識(shí)，題目難度較大，注意晶體類型以及對(duì)數(shù)據(jù)的分析和判斷，學(xué)習(xí)中注重相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和解題方法的積累．